[发明专利]一种磁共振成像探头的低温冷却系统

说明书

本发明公开了一种磁共振成像探头的低温冷却系统，包括探头套筒，探头套筒一端端面内凹形成室温腔，探头筒体另一端与底座壳体密封连接，底座壳体与输液套管密封连接，室温腔上套设有射频线圈支撑筒和梯度线圈支撑筒，射频线圈支撑筒上固定有射频线圈，梯度线圈支撑筒上固定有梯度线圈，杜瓦分别与液氮循环进管和液氮循环出管连接。本发明能够有效提高接收信号的信噪比，在保证密封性的同时能够保证较高的成像质量。

技术领域

本发明涉及核磁共振仪器技术领域，具体涉及一种磁共振成像探头的低温冷却系统，适用于核磁共振成像。

背景技术

在磁共振成像领域中，梯度线圈用于产生频繁切换的梯度场，由于梯度线圈上存在大量的电流，会产生大量的热。而梯度线圈需要对梯度场做频繁切换，梯度线圈周围的空间内会产生变化的磁场，这种变化的磁场会导致金属内部产生涡流，也会产生大量的热；此外，为提高探头信噪比，我们需要对射频线线圈进行低温冷却以求降低热噪声，提高灵敏度；因此我们需要同时对梯度线圈以及射频线圈进行冷却。由于密封结构的要求，没有可以依赖的自然散热和风冷散热的客观条件，需要考虑将梯度线圈封装固定在导热性能较好的非金属材料中，利用循环的液氮环境来给线圈进行持续降温，确保线圈处于低温状态下。

根据本发明的组成、结构、以及热力学定律，冷却梯度线圈需要按照以下热交换公式进行计算：

其中，Q是换热需要提供的理论冷量，α是常数一般取1.2，η为换热效率，A是用来固定梯度线圈的梯度线圈支撑筒与杜瓦的接触面积，K是经验换热系数一般取常数K＝350W/(m².k)，ΔT为梯度线圈和射频线圈与冷极的平均温差，D是液氮循环进管/液氮循环出管的内径，L是用于传输液氮的冷链长度，考虑到设计余量，一般L会比实际长度长一些。根据热力学公式可以计算出单位时间内液氮所需的传输量，以满足热交换所消耗的量。

综上所述，需要设计一种磁共振成像探头的低温冷却系统，利用循环的冷却剂带走射频电路产生的热量。由于冷却剂与环境温差过大，为保证冷却效率同时方便密封结构的设计，射频线圈与梯度线圈同轴放置，通过与液氮杜瓦的接触来降低线圈温度，提高射频线圈信噪比的同时，利用真空结构也能够做到很好的热隔绝，防止样品被低温破坏。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种磁共振成像探头的低温冷却系统，梯度线圈和射频线圈持续性工作时，可以及时带走射频线圈、梯度线圈、射频信号放大器等产生的热量，也能够降低射频线圈、梯度线圈和射频信号放大器等器件的温度来提高信噪比，本发明不仅能够极大改进冷却效果，各部件加工简单且低廉。拆卸简单，调试方便。

本发明的上述目的通过以下技术手段实现：

一种磁共振成像探头的低温冷却系统，包括探头套筒，探头套筒一端端面内凹形成室温腔，探头套筒另一端与底座壳体密封连接，底座壳体与输液套管密封连接，射频线圈支撑筒位于探头套筒中且套设在室温腔外部，梯度线圈支撑筒位于探头套筒中且套设在射频线圈支撑筒外部，射频线圈支撑筒上固定有射频线圈，梯度线圈支撑筒上固定有梯度线圈，射频线圈支撑筒和梯度线圈支撑筒的同侧的端部均固定在杜瓦外侧，杜瓦分别与液氮循环进管一端和液氮循环出管一端连接，液氮循环进管另一端和液氮循环出管另一端分别与输液套管的出液管和回流管连接。

如上所述探头套筒内设置有多个冷却铜盘，液氮循环进管依次贯穿各个冷却铜盘且与冷却铜盘连接，液氮循环出管依次贯穿各个冷却铜盘且与冷却铜盘连接。

一种磁共振成像探头的低温冷却系统，还包括支撑铜管，支撑铜管依次贯穿各个冷却铜盘且与冷却铜盘连接。